特許 6994502 プラズマ処理チャンバ用プラズマスクリーン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-15

(45)【発行日】2022-01-14

(54)【発明の名称】プラズマ処理チャンバ用プラズマスクリーン

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20220106BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20220106BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20220106BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20220106BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20220106BHJP

   C23C 16/505 20060101ALI20220106BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 A

H01L21/205

H01L21/302 101C

H05H1/46 L

C23C16/455

C23C16/44 B

C23C16/505

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2019511414

(86)(22)【出願日】2017-08-23

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-11-14

(86)【国際出願番号】 US2017048170

(87)【国際公開番号】W WO2018039315

(87)【国際公開日】2018-03-01

【審査請求日】2020-06-24

(31)【優先権主張番号】62/380,151

(32)【優先日】2016-08-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100101502

【弁理士】

【氏名又は名称】安齋 嘉章

(72)【発明者】

【氏名】ニコルズ マイケル トーマス

(72)【発明者】

【氏名】ユシフ イマド

(72)【発明者】

【氏名】オマレイ ジョン アンソニー ザ サード

(72)【発明者】

【氏名】ディンドサ ラジンダー

(72)【発明者】

【氏名】ババヤン スティーブン イー

【審査官】右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０００５６８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１６３５６９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００４２９８２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｈ １／４６

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

Ｃ２３Ｃ １６／４４

Ｃ２３Ｃ １６／５０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマスクリーンであって、
中心開口部及び外径を有する円形プレートであって、複数の切欠きが前記円形プレートに貫通形成され、前記複数の切欠きは２つ以上の同心円内に配置され、各同心円内にある前記複数の切欠きの総切欠き面積は実質的に等しい円形プレートを備えるプラズマスクリーン。

【請求項2】

前記切欠きは細長いスロットである、請求項１記載のプラズマスクリーン。

【請求項3】

前記円形プレートは伝導性材料から形成される、請求項１記載のプラズマスクリーン。

【請求項4】

前記円形プレートの１つ以上の外面上に形成されたコーティングを更に備える、請求項３記載のプラズマスクリーン。

【請求項5】

前記中央開口部の周囲に内側リップを更に備え、前記内側リップは１つ以上の結合機構を有する、請求項１記載のプラズマスクリーン。

【請求項6】

前記外径の付近に形成された外側リップを更に備える、請求項１記載のプラズマスクリーン。

【請求項7】

前記円形プレートに積層される下部円形プレートを更に備え、前記下部円形プレートは前記円形プレートの切欠きと合う複数の下部切欠きを含む、請求項１記載のプラズマスクリーン。

【請求項8】

プラズマ処理チャンバであって、
処理領域を画定するチャンバ本体と、
前記処理領域に面する基板支持面を有する基板支持体と、
前記基板支持面の周囲に配置されたプラズマスクリーンであって、前記プラズマスクリーンは中央開口部と貫通形成された複数の切欠きを有する円形プレートを含み、前記円形プレートは前記基板支持体の外側領域と前記チャンバ本体の内面との間の環状エリアを渡って延在し、前記複数の切欠きは２つ以上の同心円内に配置され、各同心円は同数の切欠きを含むプラズマスクリーンとを備える、プラズマ処理チャンバ。

【請求項9】

伝導性ガスケットを更に備え、前記伝導性ガスケットは前記中央開口部の周囲に配置されて前記円形プレートとチャンバコンポーネントとの間に連続的な結合部を形成する、請求項８記載のプラズマ処理チャンバ。

【請求項10】

前記円形プレートは外径の周囲に形成された外側リップを更に備え、前記外側リップはチャンバコンポーネントに取り付けられる、請求項８記載のプラズマ処理チャンバ。

【請求項11】

前記チャンバコンポーネントは、前記処理領域の周囲で前記チャンバ本体の内側に配置されたライナである、請求項１０に記載のプラズマ処理チャンバ。

【請求項12】

前記プラズマスクリーンは、前記円形プレートと一緒に積層される下部プレートを備え、前記下部プレートは前記複数の切欠きと同一の複数の下部切欠きを有する、請求項８記載のプラズマ処理チャンバ。

【請求項13】

基板を処理する方法であって、
基板をプラズマ処理チャンバ内の基板支持体上に配置するステップと、
前記プラズマチャンバ内の流路を通って１つ以上の処理ガスを流すステップであって、前記流路には基板の周囲に配置された前記プラズマスクリーン内の複数の切欠きが含まれ、前記プラズマスクリーンは前記基板支持体とチャンバ本体との間の環状エリアを渡って延在する円形プレートを有し、前記複数の切欠きは２つ以上の同心円内に配置され、各同心円は同数の切欠きを含むステップとを含む、方法。

【請求項14】

前記プラズマスクリーンを通るＲＦリターンパスを提供するステップを更に含む、請求項１３記載の方法。

【請求項15】

前記円形プレートは上面と底面を有し、上面が底面に実質的に平行であり、前記複数の切欠きはこれを貫通してガスを流すことができ、切欠きは細長いスロットであり、各々の切欠きの幅は円形プレートの中心軸から外径まで延びる放射状の線に垂直であり、複数の切欠きは少なくとも３つの同心円内に配置され、複数の切欠きの各々の切欠きは少なくとも３つの同心円のうちの１つだけ内に配置され、３つの同心円の各々の切欠き面積は実質的に等しく、少なくとも３つの同心円の各々内で切欠きは均等に分布し、少なくとも３つの同心円の各々内で少なくとも１つの切欠きは、直近で隣接する同心円内の切欠きと放射状に整列し、
前記プラズマスクリーンは上面、下面、及び第２の厚さを有するリップを含み、リップは前記円形プレート内の中央開口部で形成され、貫通孔がリップを貫通して形成され、貫通孔は中央開口部の周りに同心円状に配置され、切欠きと平行に整列され、貫通孔の各々はファスナを貫通させるように構成され、第２の厚さは第１の厚さよりも大きく、リップの上面と下面は円形プレートの上面に実質的に平行である、請求項１に記載のプラズマスクリーン。

【請求項16】

前記切欠きは開口領域を有し、開口領域はポンプポートの面積の５０％を超えて占領し、各々の切欠きは丸い端部を含む、請求項１５に記載のプラズマスクリーン。

【請求項17】

前記円形プレートは上面と底面を有し、上面が底面に実質的に平行であり、前記複数の切欠きはこれを貫通してガスを流すことができ、複数の切欠きは少なくとも３つの同心円内に配置され、複数の切欠きの各々の切欠きは少なくとも３つの同心円のうちの１つだけ内に配置され、複数の切欠きは同一形状を有し、３つの同心円の各々の切欠き面積は実質的に等しく、少なくとも３つの同心円の各々内で切欠きは均等に分布し、少なくとも３つの同心円の各々内で少なくとも１つの切欠きは、直近で隣接する同心円内の切欠きと放射状に整列し、複数の切欠きの総面積はポンプポートの５３～１００％であり、
前記プラズマスクリーンは上面、下面、及び第２の厚さを有するリップを含み、リップは前記円形プレート内の中央開口部で形成され、貫通孔がリップを貫通して形成され、貫通孔は中央開口部の周りに同心円状に配置され、切欠きと平行に整列され、貫通孔の各々はファスナを貫通させるように構成され、第２の厚さは第１の厚さよりも大きく、リップの上面と下面は円形プレートの上面に実質的に平行である、請求項８に記載のプラズマ処理チャンバ。

【請求項18】

前記複数の切欠きはこれを貫通してガスを流すことができ、円形プレートは中心開口部及び前記第１の厚さを有し、複数の切欠きは少なくとも３つの同心円内で均等に分布し、少なくとも３つの同心円の各々内で少なくとも１つの切欠きは、直近で隣接する同心円内の切欠きと放射状に整列し、複数の切欠きの各々の切欠きは少なくとも３つの同心円のうちの１つだけ内に配置され、３つの同心円の各々の切欠き面積は実質的に等しく、
前記プラズマスクリーンは第２の厚さを有するリップを含み、リップは前記円形プレート内の中央開口部で形成され、貫通孔がリップを貫通して形成され、貫通孔は中央開口部の周りに同心円状に配置され、切欠きと平行に整列され、貫通孔の各々はファスナを貫通させるように構成され、第２の厚さは第１の厚さよりも大きい、請求項１３に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【背景】

【0001】

（分野）
本開示の実施形態は、半導体基板を処理するための装置及び方法に関する。より具体的には、本開示の実施形態は、プラズマ処理チャンバ内のプラズマスクリーンに関する。
（関連技術の説明）

【0002】

電子デバイス（例えば、フラットパネルディスプレイ及び集積回路）は、一般的に、層が基板上に堆積され、堆積された材料が所望のパターンにエッチングされる一連の処理によって製造される。処理は、一般的に、物理気相堆積（ＰＶＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、及び他のプラズマ処理を含む。具体的には、プラズマ処理は、処理ガス混合物を真空チャンバに供給し、電力又は電磁力（ＲＦ電力）を印加して処理ガスをプラズマ状態に励起させることを含む。ガス混合物は、プラズマにより所望の堆積又はエッチング処理を実行するイオン種に分解される。

【0003】

プラズマ処理中に直面する１つの問題は、処理中に基板表面に亘って均一なプラズマ密度を確立することに伴う困難さであり、これは基板の中央領域とエッジ領域の間での不均一な処理、及び基板間での不均一な処理につながる。

【0004】

本開示の実施形態は、基板内での処理の均一性及び基板間での処理の均一性を改善するために、プラズマ処理チャンバ内で使用されるプラズマスクリーンに関する。

【概要】

【0005】

本開示の実施形態は、改善されたフローコンダクタンスと均一性を有したプラズマ処理チャンバ内で使用されるプラズマスクリーンに関する。

【0006】

一実施形態は、プラズマスクリーンを提供する。プラズマスクリーンは、中央開口部と外径とを有する円形プレートを含む。複数の切欠きが円形プレートに貫通形成される。複数の切欠きが２つ以上の同心円内に配置され、各同心円内の複数の切欠きの全切欠き面積は実質的に等しい。

【0007】

別の実施形態は、プラズマ処理チャンバを提供する。プラズマ処理チャンバは、処理領域を画定するチャンバ本体と、処理領域に面する基板支持面を有する基板支持体と、基板支持面の周囲に配置されたプラズマスクリーンとを含み、プラズマスクリーンは中央開口部と貫通形成された複数の切欠きを有する円形プレートを含み、円形プレートは基板支持体の外側領域とチャンバ本体の内側表面との間の環状エリアを渡って延在する。

【0008】

別の実施形態は、基板を処理するための方法を提供する。本方法は、プラズマ処理チャンバ内の基板支持体上に基板を配置するステップと、プラズマチャンバ内の流路を通して１つ以上の処理ガスを流すステップとを含み、流路には基板の周囲に配置されたプラズマスクリーン内の複数の切欠きが含まれ、プラズマスクリーンは基板支持体とチャンバ本体との間の環状エリアを渡って延在する円形プレートを有する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

本開示の上述した構成を詳細に理解できるように、実施形態を参照して、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明を行い、当該実施形態のいくつかは添付図面に示されている。しかしながら、添付図面は本開示の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、したがってこの範囲を制限していると解釈されるべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態を含むことができることに留意すべきである。

【図1A】本開示の一実施形態によるプラズマ処理チャンバの概略断面図である。

【図1B】プラズマスクリーンを示す図１Ａのプラズマ処理チャンバの概略部分斜視図である。

【図1C】プラズマスクリーンと他のチャンバコンポーネントとの間の電気的結合機構を示す図１Ａの拡大部分図である。

【図2A】本開示の一実施形態によるプラズマスクリーンの概略上面図である。

【図2B】図２Ａのプラズマスクリーンの概略側断面図である。

【図2C】図２Ａのプラズマスクリーンの切欠きの一構成を示す図２Ａの部分拡大図である。

【図2D】切欠きの他の構成を概略的に示す。

【図2E】切欠きの他の構成を概略的に示す。

【図3A】本開示の別の実施形態によるプラズマスクリーンの概略部分上面図である。

【図3B】図３Ａのプラズマスクリーンの概略部分側断面図である。

【図3C】代替的構成におけるプラズマスクリーンの概略部分上面図である。

【図3D】図３Ｃのプラズマスクリーンの概略部分断面図である。

【図4A】本開示の別の実施形態によるプラズマスクリーンの概略上面図である。

【図4B】図４Ａのプラズマスクリーンの概略側断面図である。

【図4C】プラズマ処理チャンバ内に設置された図４Ａのプラズマスクリーンの概略部分斜視図である。

【図4D】プラズマスクリーンと他のチャンバコンポーネントとの間の電気的結合機構を示す図４Ｃの拡大部分図である。

【0010】

理解を促進するために、図面に共通する同一の要素を示すために、可能な限り同一の参照番号を使用している。一実施形態で開示された要素を、特に説明することなく、別の実施形態で有益に利用してもよいと理解される。

【詳細な説明】

【0011】

本開示は、概して、プラズマ処理チャンバ内で使用されるプラズマスクリーンに関する。本開示によるプラズマスクリーンにより、基板内での処理の均一性及び基板間での処理の均一性の改善が達成される。

【0012】

図１Ａは、本開示の一実施形態によるプラズマ処理チャンバ１００の概略断面図である。プラズマ処理チャンバ１００は、プラズマエッチングチャンバ、プラズマ強化化学気相堆積チャンバ、物理気相堆積チャンバ、プラズマ処理チャンバ、イオン注入チャンバ、又は他の適切な真空処理チャンバとすることができる。

【0013】

プラズマ処理チャンバ１００は、ソースモジュール１０２、処理モジュール１０４、フローモジュール１０６、及び排気モジュール１０８を含むことができる。ソースモジュール１０２、処理モジュール１０４、及びフローモジュール１０６は処理領域１１２を集合的に取り囲む。オペレーション中、基板１１６は基板支持アセンブリ１１８上に配置され、基板１１６を処理するための処理環境（例えば、処理領域１１２内で生成されるプラズマ）に曝される。プラズマ処理チャンバ１００内で実行することができる例示的な処理は、エッチング、化学気相堆積、物理気相堆積、注入、プラズマアニーリング、プラズマ処理、除害、又は他のプラズマ処理を含むことができる。処理領域１１２内の真空は、フローモジュール１０６を通って排気モジュール１０８から吸引することにより維持される。処理領域１１２は、中心軸１１０に関して実質的に対称であり、電流、ガス流、及び熱流を対称的に供給して、均一な処理条件を確立することができる。

【0014】

一実施形態では、図１Ａに示すように、ソースモジュール１０２は誘導結合プラズマ源とすることができる。ソースモジュール１０２は、外側コイルアセンブリ１２０及び内側コイルアセンブリ１２２を含むことができる。外側コイルアセンブリ１２０及び内側コイルアセンブリ１２２は、ＲＦ（高周波）電源１２４に接続することができる。ガス入口管１２６は、中心軸１１０に沿って配置することができる。ガス入口管１２６はガス源１３２に接続され、１つ以上の処理ガスを処理領域１１２に供給することができる。

【0015】

たとえ誘導プラズマ源が上述されていても、ソースモジュール１０２は、処理要件に応じて任意の適切なガス／プラズマ源とすることができる。例えば、ソースモジュール１０２は、容量結合プラズマ源、リモートプラズマ源、又はマイクロ波プラズマ源であってもよい。

【0016】

処理モジュール１０４は、ソースモジュール１０２に結合される。処理モジュール１０４は、処理領域１１２を取り囲むチャンバ本体１４０を含むことができる。チャンバ本体１４０は、処理環境に耐性のある伝導性材料（例えば、アルミニウム又はステンレス鋼）から製造することができる。基板支持アセンブリ１１８は、チャンバ本体１４０内に中央配置され、処理領域１１２内の基板１１６を中心軸１１０に関して対称に支持するように配置される。

【0017】

スリットバルブ開口部１４２はチャンバ本体１４０に貫通形成され、これにより基板１１６の通過が可能になる。スリットバルブ１４４はチャンバ本体１４０の外側に配置され、スリットバルブ開口部１４２を選択的に開閉することができる。

【0018】

一実施形態では、上部ライナアセンブリ１４６をチャンバ本体１４０の上部内に配置して、チャンバ本体１４０を処理環境から遮蔽することができる。上部ライナアセンブリ１４６は、処理に適合した伝導性材料（例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、及び／又はイットリア（例えば、イットリア被覆アルミニウム））から構成することができる。

【0019】

フローモジュール１０６は、処理モジュール１０４に取り付けられる。フローモジュール１０６は、処理領域１１２と排気モジュール１０８との間に流路を提供する。フローモジュール１０６はまた、基板支持アセンブリ１１８とプラズマ処理チャンバ１００の外部にある大気環境との間のインタフェースを提供する。

【0020】

フローモジュール１０６は、外壁１６０、内壁１６２、内壁１６２と外壁１６０との間を接続する２対以上の径方向の壁１６４、及び内壁１６２と２対以上の径方向の壁１６４に取り付けられた底壁１６６を含む。外壁１６０は、径方向の壁１６４の各対の間に形成された２つ以上の貫通孔１７１を含むことができる。シャーシ１５４は、内壁１６２及び２対以上の径方向の壁１６４の上方で密封して配置される。基板支持アセンブリ１１８は、シャーシ１５４の上方に配置することができる。

【0021】

外壁１６０及び内壁１６２は、同心円状に配置された円筒状の壁とすることができる。組み立てられると、外壁１６０及び内壁１６２の中心軸は、プラズマ処理チャンバ１００の中心軸１１０と一致する。内壁１６２、底壁１６６、径方向の壁１６４、及びシャーシ１５４によって、外壁１６０の内部容積は排気チャネル１１４と大気容積１６８とに分割される。排気チャネル１１４は、処理モジュール１０４の処理領域１１２と接続される。

【0022】

排気モジュール１０８は、対称的なフローバルブ１８０と、ポンプポート１８４を介して対称的なフローバルブ１８０に取り付けられた真空ポンプ１８２とを含む。対称的なフローバルブ１８０が排気チャネル１１４に接続され、プラズマ処理チャンバ１００内に対称的で均一なフローが供給される。オペレーション中、処理ガスは流路１８６に沿って処理チャンバ１００内を流れる。

【0023】

基板支持アセンブリ１１８は中心軸１１０に沿って配置され、基板１１６は中心軸１１０に関して対称に配置される。基板支持アセンブリ１１８は、シャーシ１５４によって支持される。基板支持アセンブリ１１８は、支持プレート１７４の周囲に配置されたエッジリング１５０を含むことができる。基板支持ライナ１５２は、基板支持アセンブリ１１８の周囲に配置され、基板支持アセンブリ１１８を処理ケミストリから遮蔽することができる。

【0024】

プラズマスクリーン１７０は基板支持アセンブリ１１８の周囲に配置され、プラズマを基板１１６の上方に閉じ込めることができる。一実施形態では、プラズマスクリーン１７０を基板支持ライナ１５２と上部ライナアセンブリとの間の環状容積１１３の入り口を覆うように配置することができる。プラズマスクリーン１７０は、ガスフローを処理領域１１２から環状容積１１３へ向かわせるように構成された複数の切欠き１７２を含む。一実施形態では、プラズマスクリーン１７０をフランジのように上部ライナアセンブリ１４６に取り付けることができる。

【0025】

図１Ｂは、プラズマスクリーン１７０を示すプラズマ処理チャンバ１００の概略部分斜視図である。プラズマスクリーン１７０は、基板支持アセンブリ１１８に取り付けることができる。プラズマスクリーン１７０は、中央開口部１７６と外径１７８を有する円形プレートとすることができる。複数のネジ孔１７７を中央開口部１７６の周囲に形成することができる。プラズマスクリーン１７０は、複数のネジ１９２によって基板支持ライナ１５２に取り付けることができる。ネジ穴１７７及びネジ１９２の代わりに他の取付フィーチャを使用することができる。外径１７８は、上部ライナアセンブリ１４６の内径１９４と合うように大きさが決められる。一実施形態では、外径１７８は、設置中における表面損傷を回避するための設置隙間を有する上部ライナアセンブリ１４６の内径１９４より少し小さい。一実施形態では、外径１７８と内径１９４との隙間は、約０．１３５インチとすることができる。

【0026】

プラズマスクリーン１７０は、プラズマ処理チャンバ１００内のＲＦリターンパスを容易にするために、伝導性材料から形成することができる。例えば、プラズマスクリーン１７０は、金属（例えば、アルミニウム）から形成することができる。一実施形態では、プラズマスクリーン１７０は、処理ケミストリに適合する保護コーティングを有することができる。例えば、プラズマスクリーン１７０は、セラミックコーティング（例えば、イットリアコーティング又はアルミナコーティング）を有することができる。

【0027】

一実施形態では、伝導性ガスケット１９０をプラズマスクリーン１７０と基板支持ライナ１５２との間に配置して、中央開口部１７６全体の周囲で連続的な電気接続を確保することができる。伝導性ガスケット１９０は、金属（例えば、アルミニウム、銅、鋼）によって形成することができる。図１Ｃは、伝導性ガスケット１９０を示す図１Ａの拡大部分図である。図１Ｃでは、伝導性ガスケット１９０は、基板支持ライナ１５２内に形成された溝１９６内に配置される。代替的に、伝導性ガスケット１９０は、プラズマスクリーン１７０内に形成された溝１９８内に形成されてもよい。代替的に、基板支持ライナ１５２とプラズマスクリーン１７０の両方が、伝導性ガスケット１９０を収容するための溝を含んでもよい。

【0028】

複数の切欠き１７２がプラズマスクリーン１７０に貫通形成されることにより、流体がプラズマスクリーン１７０を貫通して流れることが可能になる。切欠き１７２の総面積がプラズマスクリーン１７０を貫通するフロー面積を与える。フロー面積によって、プラズマスクリーン１７０は、処理チャンバ１００内の流体フローの流体コンダクタンスに影響を及ぼすことができる。プラズマスクリーン１７０を貫通するフロー面積が流路１８６内の最も狭い面積、典型的にはポンプポート１８４の面積に等しいか大きい場合、プラズマスクリーン１７０は処理チャンバ１００の流体コンダクタンスに影響を及ぼさない。しかしながら、プラズマスクリーン１７０を貫通するフロー面積が流路１８６内の最も狭い面積よりも小さい場合、プラズマスクリーン１７０は流路１８６に沿ったガスフローを絞ることになる。一実施形態では、プラズマスクリーン１７０を貫通する目標フロー面積を得るために、複数の切欠き１７２の形状及び／又は数量を選択することができる。

【0029】

一方、プラズマスクリーン１７０のプラズマ保持に関する有効性は、プラズマスクリーン１７０の伝導性本体の総面積に依存する。伝導性本体の総面積が大きいほど、プラズマスクリーン１７０はプラズマ保持においてより効果的である。プラズマスクリーン１７０を貫通するフロー面積を増大させると、プラズマスクリーン１７０はプラズマ保持効果を低下させ、一方、プラズマスクリーン１７０を貫通するフロー面積を減少させると、プラズマスクリーンはプラズマ保持効果を一層増大させることができる。処理要件に応じて、チャンバの流体フロー及びプラズマ保持に対する所望の効果を達成するように、切欠き１７２の形状及び／又は数量を選択することができる。

【0030】

更に、切欠き１７２を様々なパターンに配置して、目標流体コンダクタンスプロファイルを達成することができる。一実施形態では、切欠き１７２を均一な流体コンダクタンスを提供するように配置することができる。代替的に、切欠き１７２を、方位角方向及び／又は半径方向に沿って可変の流体コンダクタンスを有するように配置することができる。可変流体コンダクタンスを使用して、処理チャンバ１００内での不均一性を補償して、均一な処理を達成することができる。

【0031】

図１Ｂでは、切欠き１７２は、列をなして配置された細長い孔である。一実施形態では、切欠き１７２は実質的に同一の形状であり、各列に一様に分布している。他の形状及び／又はパターンを使用して、流体フローに対する目標効果を達成することができる。

【0032】

オペレーション中、ガス源１３２から１つ以上の処理ガスが入口導管１２６を通って処理領域１１２に入る。ＲＦ電力を外側及び内側コイルアセンブリ１２０、１２２に印加して、処理領域１１２内でプラズマを点火し維持することができる。基板支持アセンブリ１１８上に配置された基板１１６はプラズマによって処理される。１つ以上の処理ガスが処理領域１１２に連続的に供給され、真空ポンプ１８２は対称的なフローバルブ１８０及びフローモジュール１０６を介して動作し、基板１１６上方に対称かつ均一なガスフローを生成することができる。プラズマスクリーン１７０内の切欠き１７２は、処理ガスが処理領域１１２から環状容積１１３へ、次いでフローモジュール１０６内の排気チャネル１１４へ流れることを可能にする一方で、プラズマスクリーン１７０の伝導性本体はプラズマを処理領域１１２内に閉じ込める。

【0033】

図２Ａは、本開示の一実施形態によるプラズマスクリーン１７０の概略上面図である。図２Ｂは、プラズマスクリーン１７０の概略側断面図である。プラズマスクリーン１７０は伝導性本体２００を有する。伝導性本体２００は厚さ２０８を有する円形プレートとすることができる。中央開口部１７６は伝導性本体２００に貫通形成される。一実施形態では、伝導性本体２００は中央開口部１７６の周囲にリップ２０６を有することができる。複数のネジ孔１７７はリップ２０６に貫通形成することができる。リップ２０６は厚さ２６０を有することができる。厚さ２６０は伝導性本体２００の厚さ２０８よりも厚い。一実施形態では、厚さ２６０は厚さ２０８の約１．５倍から約３．０倍とすることができる。リップ２０６は複数のネジ穴１７７に十分な幅２６６を有することができる。

【0034】

伝導性本体２００は、金属（例えば、アルミニウム）で形成することができる。一実施形態では、伝導性本体２００はコーティングを含んでもよい。コーティングは、オペレーション中に処理ケミストリに曝される伝導性本体２００の全表面上に形成されてもよい。例えば、コーティングは、切欠き１７２の上面２５０、下面２５２、及び壁２５６上に形成されてもよい。一実施形態では、コーティングは処理ケミストリに適合する保護コーティングであってもよい。一実施形態では、コーティングは、セラミックコーティング（例えば、イットリアコーティング又はアルミナコーティング）であってもよい。

【0035】

図２Ｂの実施形態では、リップ２０６は、リップ２０６の下面２６４が肩部２６２を形成する下面２５２の下方に位置するように、伝導性本体２００の下面２５２から延在している。代替的に、リップ２０６は伝導性本体２００の上面２５０から延在してもよい。例えば、幅２６６は５ｍｍから約１５ｍｍの間とすることができる。

【0036】

図２Ｃは、切欠き１７２の形状及び構成を示すプラズマスクリーン１７０の部分拡大図である。一実施形態では、切欠き１７２を丸い端部２０２及び幅２０４を有する細長いスロットとすることができる。一実施形態では、複数の切欠き１７２は実質的に同一の形状とすることができる。複数の切欠き１７２を３つの同心円２１６、２１８、２２０内に配置してもよい。明細書で３つの同心円が説明されているが、より多くの又はより少ない同心円を使用してもよい。各同心円２１６、２１８、２２０内において、複数の切欠き１７２をそれぞれスポーク２１０、２１２、２１４によって分離してもよい。一実施形態では、複数の切欠き１７２を各同心円２１６、２１８、２２０内に均等に分配してもよい。

【0037】

一実施形態では、各同心円２１６、２１８、２２０内の複数の切欠き１７２の総切欠き面積は実質的に等しい。例えば、各同心円２１６、２１８、２２０内の切欠き１７２は、同じ形状で同じ数量である。その結果、スポーク２１０、２１２、２１４の寸法は異なる。スポーク２１２はスポーク２１０よりも厚く、スポーク２１４はスポーク２１２よりも厚い。

【0038】

上述のように、切欠き１７２が伝導性本体２００に貫通形成され、流体コンダクタンスを提供する。プラズマスクリーン１７０の流体コンダクタンス率は、切欠き１７２の総面積をポンプポート１８４の面積又は処理領域１１２から真空ポンプ１８２までの最も狭いフロー面積で除算することによって表すことができる。例えば、切欠き１７２の総面積がポンプポート１８４の面積以上である場合、プラズマスクリーンの流体コンダクタンス率は１００％である。切欠き１７２の総面積がポンプポート１８４の面積の５０％である場合、プラズマスクリーンの流体コンダクタンス率は５０％である。プラズマスクリーン１７０の流体コンダクタンス率は、切欠き１７２の総面積を変えることによって変えることができる。切欠き１７２の総面積は、切欠き１７２の形状及び／又は数量を変えることによって変えることができる。

【0039】

図２Ｃの構成において、流体コンダクタンス率１００％を得るために切欠き１７２の寸法及び数量を選択することができ、よってプラズマスクリーン１７０は処理チャンバ内の流体フローに対して最小限の追加抵抗を与えることになる。

【0040】

図２Ｄは、本開示の別の実施形態によるプラズマスクリーン１７０‘の部分拡大上面図を概略的に示す。プラズマスクリーン１７０‘が異なる寸法及び数量の切欠き１７２‘を有することを除いて、プラズマスクリーン１７０‘はプラズマスクリーン１７０と同様である。各切欠き１７２‘は幅２０４よりも狭い幅２２４を有する。プラズマスクリーン１７０内の切欠き１７２よりも、プラズマスクリーン１７０‘内の切欠き１７２‘の方が多い。結果として、プラズマスクリーン１７０‘は、プラズマスクリーン１７０よりも低い流体コンダクタンス及びより強いプラズマ保持力を有する。一実施形態では、幅２２４は幅２０４の約４０％とすることができ、切欠き１７２‘の数量は切欠き１７２の数量の２倍であり、結果として、プラズマスクリーン１７０‘は、プラズマスクリーン１７０の流体コンダクタンスの８２％の流体コンダクタンス率を有する。

【0041】

図２Ｅは、本開示の別の実施形態によるプラズマスクリーン１７０“の部分拡大上面図を概略的に示す。プラズマスクリーン１７０“が異なる寸法及び数量の切欠き１７２“を有することを除いて、プラズマスクリーン１７０“はプラズマスクリーン１７０、１７０‘と同様である。各切欠き１７２“の幅２３４は、幅２０４、２２４よりも狭い。プラズマスクリーン１７０“内の切欠き１７２“は、プラズマスクリーン１７０、１７０‘内の切欠き１７２、１７２‘よりも多い。結果として、プラズマスクリーン１７０“は、プラズマスクリーン１７０、１７０‘よりも低い流体コンダクタンス及びより強いプラズマ保持力を有する。一実施形態では、幅２３４は、幅２０４の約１６％、及び幅２２４の４０％であり、切欠き１７２“の数量は、切欠き１７２の数量の３倍、及び切欠き１７２‘の数量の１．５倍であり、結果として、プラズマスクリーン１７０“は、プラズマスクリーン１７０の流体コンダクタンスの５３％、及びプラズマスクリーン１７０‘の流体コンダクタンスの６５％の流体コンダクタンスを有する。

【0042】

プラズマスクリーン１７０、１７０‘、１７０“を、処理要件に応じて、プラズマ処理チャンバ（例えば、プラズマ処理チャンバ１００）内で互換的に使用してもよい。

【0043】

上述のプラズマスクリーンは細長い切欠きを有しているが、他の形状（例えば、円形、楕円形、三角形、四辺形、又は任意の適切な形状）の切欠きを使用することができる。たとえ上述の切欠きが同心円内に配置されていても、他のパターンを使用して所望の効果を達成することができる。

【0044】

図３Ａは、本開示の別の実施形態によるプラズマスクリーン３００の概略部分上面図である。図３Ｂは、プラズマスクリーン３００の概略部分側断面図である。プラズマスクリーン３００は、共に積層された上部プレート３０２及び下部プレート３０４を含む。上部プレート３０２は、平面プレートとすることができる。下部プレート３０４は、内径付近にリップ３１２を有することができる。プラズマスクリーン１７０と同様に、上部プレート３０２及び下部プレート３０４の各々は、それを貫通して形成された複数の切欠き３０６、３０８を有する伝導性本体を有する。切欠き３０６、３０８は、形状が同一であり、同一のパターンで配置されてもよい。図３Ａ、図３Ｂにおいて、上部プレート３０２の切欠き３０６は下部プレート３０４内の切欠き３０８と位置合わせされている。積層された上部プレート３０２及び下部プレート３０４によって、上部プレート３０２又は下部プレート３０４のみと比較すると、厚さが増したためにプラズマ保持が改善される。

【0045】

図３Ｃは、切欠き３０６が切欠き３０８と位置合わせされていない場合、代替位置におけるプラズマスクリーン３００の概略部分上面図である。図３Ｄは、図３Ｃの位置におけるプラズマスクリーン３００の概略部分断面図である。図３Ｃ、３Ｄでは、切欠き３０６、３０８がずれて配置されているので、下部プレート３０４内のスポーク３１０が上部プレート３０２内の各切欠き３０６の一部を塞いでおり、それによってプラズマスクリーン３００のフロー面積が減少し、フローコンダクタンスが減少する。また、露出したスポーク３１０により、プラズマ保持の有効性が高まる。

【0046】

プラズマスクリーン３００は、処理要件に応じて、図３Ａ、図３Ｂの配置、又は図３Ｃ、図３Ｄの配置に構成することができる。

【0047】

図４Ａは、本開示の別の実施形態によるプラズマスクリーン４００の概略上面図である。図４Ｂは、プラズマスクリーン４００の概略側断面図である。プラズマスクリーン４００が、プラズマスクリーン４００の外径４０６付近のチャンバコンポーネントと伝導的に結合することを可能にする外側リップ４０２を備えていることを除けば、プラズマスクリーン４００はプラズマスクリーン１７０と同様である。図４Ｂに示すように、外側リップ４０２は、上面４３０、下面４３２、及び上面４３０と下面４３２との間の厚さ４３４を有することができる。厚さ４３４は、伝導性本体２００の厚さ２０８より厚くてもよい。一実施形態では、厚さ４３４は、厚さ２０８の１．５倍から３．０倍であってもよい。

【0048】

一実施形態では、外側リップ４０２の上面４３０は、肩部４３８を形成するために伝導性本体の上面４３０より低くてもよい。肩部４３８を使用して、プラズマスクリーン４００をチャンバと位置合わせすることができる。

【0049】

一実施形態では、外径４０６付近でプラズマスクリーン４００の上面４３０上に溝４０４を形成することができる。溝４０４は、伝導性ガスケットを収容して、連続的な伝導的結合を確保し及び／又はシールを形成することができる。外側リップ４０２は、溝４０４を形成するのに十分な幅４３６を有することができる。例えば、外側リップ４０２の幅４３６は、約５ｍｍから約１５ｍｍの間であってもよい。

【0050】

図４Ｂに示されるように、外側リップ４０２は、肩部４４０を形成する伝導性本体２００の下面２５２から下方に延在する。肩部４４０を使用して、プラズマスクリーン４００をプラズマチャンバと位置合わせすることができる。

【0051】

図４Ｂの実施形態では、ブリッジ部４４４を、伝導性本体２００と外側リップ４０２との間に接続してもよい。ブリッジ部４４４を、上面４３０と下面４４６との間で画定してもよい。ブリッジ部４４４は、伝導性本体２００の厚さ２０８と同様の厚さを有してもよい。ブリッジ部４４４は、肩部４４２、４３８を通って伝導性本体２００から半径方向外向きに延在してもよい。ブリッジ部４４４は、重量を増すことなくプラズマスクリーン４００の剛性を高めることができる。

【0052】

図４Ｃは、プラズマ処理チャンバ４２０内に設置されたプラズマスクリーン４００の概略部分斜視図である。プラズマ処理チャンバ４２０は、プラズマ処理チャンバ１００内の上部ライナアセンブリ１４６が上部ライナ４０８及び下側ライナ４１０と交換されていることを除いて、プラズマ処理チャンバ１００と同様とすることができる。図４Ｃに示されるように、プラズマスクリーン４００は、中央開口部１７６付近の複数のネジ１９２で基板支持ライナ１５２に、そして外径４０６付近の上部ライナ４０８及び下部ライナ４１０に取り付けてもよい。

【0053】

図４Ｄは、外径４０６付近の接続部の図４Ｃの拡大部分図である。外側リップ４０２は上部ライナ４０８と下部ライナ４１０との間に配置されてもよい。プラズマスクリーン４００の肩部４３８は上部ライナ４０８の肩部４５０と位置合わせされている。プラズマスクリーン４００の肩部４４０は下部ライナ４１０の肩部４５２と位置合わせされている。一実施形態では、伝導性ガスケット４１２をプラズマスクリーン４００内の溝４０４内に配置することができる。同様に、導電性ガスケット４１４をプラズマスクリーン４００と下部ライナ４１０との間に配置することができる。

【0054】

図４Ｃの構成では、プラズマスクリーン４００は上部ライナ４０８及び下部ライナ４１０と隙間なく取り付けられているため、プラズマ保持が改善される。更に、プラズマスクリーン４００と上部ライナ４０８、下部ライナ４１０との間の接続結合部はプラズマ処理チャンバ４２０内のプラズマに対して連続的かつ対称的なＲＦリターンパスを提供するので、処理の均一性が一層改善される。

【0055】

代替的に、外側リップ４０２の上面４３０は、伝導性本体２００の上面２５０から突き出るか、又は上面２５０と同一平面上にあってもよく、これによって、上面４３０は上面２５０の上方にあるが、外側リップ４０２の下面４３２は伝導性本体２００の下面２５２と同一平面上にあるか、又はその下方に下がる。

【0056】

本開示の実施形態によるプラズマスクリーンにより、処理の均一性が改善される。特に、本開示によるプラズマスクリーンにより、長期間、処理領域内での一貫したプラズマ均一性が維持されるので、臨界寸法ドリフト（ＣＤドリフト）オーバータイムが減少し、ウェハ間のばらつきが減少する。プラズマスクリーンはまた、広範なチャンバ圧力下で効果的に機能する。

【0057】

上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他の及び更なる実施形態は本開示の基本的な範囲を逸脱することなく創作することができ、その範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】